3.2　匀质性

混凝土的匀质性（uniformity）是指同一批次混凝土中不同部位之间各组分分布的均匀程度。混凝土是高度不均匀的材料，良好的匀质性是高性能混凝土追求的目标。图3-8所示为混凝土垂直于浇筑面的剖面匀质性示意图，图（a）所示混凝土剖面粗骨料分布均匀，表面混凝土匀质性较好；而图（b）所示混凝土剖面上部粗骨料较少甚至没有粗骨料，表明整个混凝土匀质性较差，在实际浇筑过程中表现为混凝土拌合物产生浮浆层现象。

由于外加剂的大量使用，混凝土的坍落度已从最初的70～90mm发展到现在的180～200mm，还有一部分工程已经开始应用自密实混凝土。但流动性增加的同时，混凝土匀质性也随之下降，目前混凝土（尤其是泵送混凝土等）常掺加多种外加剂和掺合料，各种组分之间的相容性不良问题也会引起匀质性不良等问题，甚至造成新拌混凝土产生离析、泌水情况，严重影响工程质量。

匀质性对混凝土的微观结构和细观结构有很大影响，这主要是因为混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合形成的非均匀材料。由于混凝土的施工和本身变形、约束等一系列原因，硬化混凝土中存在许多气泡、微孔和界面裂缝。气泡主要是由混凝土内部残留的气体形成的；微孔主要是混凝土硬化后多余水分蒸发后留下的孔隙形成的；界面裂缝主要产生在水泥浆体与粗骨料的过渡区部分微孔的连通部位。

如果匀质性不良，混凝土在配制时发生离析、泌水现象，粗骨料周围会形成水膜，而骨料底部的水膜更厚，因此，贴近粗骨料处的水胶比要远大于远离粗骨料区域的水胶比，水膜中即使有水泥颗粒也是极少量的。当基体中水泥颗粒溶解时，绝大部分迁移性离子（如OH^-、Ca²⁺、和铝酸盐离子等）首先扩散于水膜中，并结晶形成氢氧化钙和钙矾石。由于水膜中的水胶比较高，在水膜中氢氧化钙和钙矾石等晶体生长几乎不受限制，而且容易在骨料表面定向排列，使晶体孔隙增大，并有碍于C-S-H凝胶与骨料的接触。由于离子浓度下降，水化生成的C-S-H凝胶量也必然减少，使得凝胶与骨料表面的接触点减少。

因此，界面形成疏松的网络结构，原始裂缝增多变大，界面粘结强度下降，削弱了界面结合效应。粗骨料界面过渡区成为混凝土中的强度极限相，是最容易开裂、水最易渗透和最容易受到溶蚀的区域，混凝土的强度、抗渗性、抗冻性、耐蚀性等重要性能常常因界面上存在的缺陷而受到损失，甚至引起严重破坏。其中对于高强混凝土，匀质性不同时，各龄期强度差别比较明显，良好的匀质性可以使混凝土强度提高20%。匀质性不好，混凝土不同结构部位强度差别可达30%以上。

3.2.1　影响混凝土匀质性的主要因素

①目前泵送混凝土坍落度可达到200mm，扩展度可达到500mm以上。但是混凝土中各组分密度不同，尤其是原材料与外加剂相容性较差时，容易造成混凝土匀质性变差，甚至出现离析、泌水和板结等现象。

②有的掺合料（如矿渣、粉煤灰）活性很低，在新拌水泥浆体中吸水较少，掺合料取代部分水泥后能改善颗粒级配，水泥颗粒间的空隙减小，部分填充水游离出来成为自由水泌出。而且，掺合料的取代量越大，这种作用越明显。掺合料的表面物理特性也有重要影响，掺合料颗粒越接近球形时越容易发生转动和滚动，进而有更多的自由水泌出，使浆体稳定性下降，这种情况对于掺外加剂的浆体尤其明显。同时掺合料大都比水泥密度小，比较轻，容易上浮分层。

③如果骨料的级配不良，大颗粒石子（粒径大于25mm）比例越多，骨料比表面积越小，包裹骨料所需浆体总量越少，造成浆体过度富余，也极易造成离析、泌水现象。小颗粒石子（粒径小于10mm）比例越多，则骨料的比表面积越大，这需要更多的浆体来包裹骨料，混凝土流变性较差，容易造成泌水现象。针片状含量也会对混凝土匀质性产生很大影响。

④混凝土配合比如果浆量过大、砂率过低、减水剂掺量过大时都容易导致混凝土匀质性变差。

⑤混凝土流动性过大时尤其对于中低等级混凝土容易导致匀质性不良。

⑥混凝土搅拌时间不够也容易导致混凝土匀质性不良。

⑦混凝土浇筑工艺不规范、振捣过度都会导致混凝土匀质性不良。

3.2.2　提高混凝土匀质性的技术措施

①对于大掺量矿物掺合料的混凝土不应一味要求高流动性，和易性满足施工要求即可，过于追求高坍落度、大扩展度容易导致匀质性不良。

②对于中低等级混凝土，外加剂中提高增黏组分（增黏组分是一些水溶性的有机物，可以束缚一些体系中的自由水）含量，既要有高减水率，又能使拌合物具有足够黏度。

③有的掺合料比表面积大（如硅灰比表面积约20000m²/kg），有的表面疏松多孔（如沸石粉、偏高岭土），润湿颗粒表面所需水量远高于水泥粒子，因此，这类掺合料的掺入会消耗更多的自由水，从而增加浆体的黏度，一定掺量下对抑制浆体的离析、泌水有利。

④骨料的级配和粒形良好时，骨料间的空隙小、内阻力小。较少量的浆体易充分包裹骨料并赋予混凝土良好的流动性和匀质性。

⑤混凝土配合比设计时应避免砂率过低；应控制胶凝材料用量及单方用水量；应该注意避免减水剂掺量过高，尤其对于聚羧酸减水剂应该充分稀释后使用。

⑥采用正确的混凝土浇筑顺序，如图3-9所示。

⑦控制混凝土胶凝材料用量在适当范围，中低强度混凝土不要过低，高强混凝土不要过高。

⑧应根据混凝土施工特点选择适当的振捣方式和时间，注意不同振捣棒的影响半径和振捣时间，确保恰当但不过振。禁止振捣棒水平拖动，以防匀质性不好造成混凝土开裂。

⑨混凝土搅拌运输车在运输新拌混凝土时，搅拌叶片线速度合理的范围是0.2～0.3m/s，对于试验搅拌车，搅拌筒直径为2200mm，折算成搅拌筒转速为1.91～2.86r/min较为合适，可保证混凝土输送的匀质性。